ЭлБиб

КОНДИТЕРСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО

•

6/2014

PRODUCTION TECHNOLOGIES

а – коэффициент температуропровод-

ности (м

/с); n – концентрация сухих ве-

ществ в массе, кг/кг.

В проведенных опытах n равно 0,98

при соотношении сахарного песка и пато-

ки 1: 0,5. Таким образом, получили следую-

щие значения указанных величин: c

= 2485

кДж/м

К; принимая среднюю температуру

опытов Т = 348 К, имеем

= 0,227 Вт/м·К;

а = 8,772·10

–8

/ с при плотности кара-

мельной массы

= 1400кг/м

. Установили,

что целесообразнее рассчитывать коэф-

фициент температуропроводности по из-

вестной формуле:

а =

= 6,5 · 10

–8

/с.

С целью определения действительного

распределения температуры в карамель-

ной массе при различных условиях охлаж-

дения поверхности, а также изменения

их характера во времени разработали

методику измерения температуры в кара-

мельной массе по слоям, расположенной

в сосуде, внутрь которого по высоте вводят

стержень, оснащенный термопарами

(рис. 2).

Измерения осуществляют с помощью

системы приборов, собранных в экспери-

ментальный стенд (рис. 3).

Объем сосуда выбран согласно усло-

вию соизмеримости со средним разме-

ром батона по толщине.

Перед началом каждого эксперимента

сосуд прогревали до 60…62 °С в течение

5 ч. Из-за высокой адгезионной способ-

ности массы боковые поверхности и дно

его перед каждым опытом выкладывали

плотной бумагой, тщательно пропитанной

дезодорированным подсолнечным мас-

лом. Объем сосуда составлял 6 л при вы-

соте 180мм. Внутрь трубки (наружный диа-

метр 34мм, внутренний – 20мм, см. рис. 2)

устанавливали пять термопар типа ХК, спаи

которых выведены через отверстия диамет-

ром 2мм на ее боковую поверхность и за-

креплены эпоксидной смолой. Осущест-

вили градуировку термопар в диапазоне

50…95 °С с интервалом 5 °С. Перед про-

ведением опытов трубку с термопарами

прогревали до температуры 75…78 °С.

Электрический сигнал от термопар че-

рез многопозиционный переключатель по-

ступал на самописец, с которого в таблицу

велась запись значений температуры каж-

дой термопары в зависимости от времени.

Эксперимент состоял из пяти опытов:

первый – охлаждение поверхности массы

Рис. 2. Схема сосуда

с термопарами

для измерения

температуры

в карамельной

массе на разных

уровнях при ее

охлаждении через

верхнюю плоскость

в двух вариантах:

при поддержании

постоянной заданной

температуры

и при естественной

конвекции воздуха

окружающей среды

Таблица 1

Результаты измерения температуры массы по слоям при охлаждении воздухом

температурой 20 °С

Координата

слоя

Температура образца карамельной массы по слоям, °С (К), при разной

продолжительности охлаждения (мин)

мм

76 (349)

68 (341)

65 (338)

60 (333)

56 (329)

85 (341)

80 (353)

76 (349)

73 (346)

68 (341)

94 (367)

92 (365)

90 (363)

86 (359)

97 (370)

98 (371)

Рис. 3. Стенд для измерения температуры в карамельной массе по слоям

при ее охлаждении: 1 – сосуд из органического стекла с теплоизолированными

стенками; 2 – трубка из органического стекла с закрепленными на его боковой

поверхности спаями термопар; 3 – термостат U – 8; 4 – многопозиционный

переключатель; 5 – самопишущий прибор КСП – 4; 6 – охладитель с системой

шлангов; 7 – набор деревянных подкладок различной высоты

при непосредственном контакте с воз-

духом окружающей среды при 20 °С,

остальные – при охлаждении поверхности

карамельной массы в контакте с металли-

ческой поверхностью температурой 30 °С

(второй), 40 °С (третий), 50 °С (четвертый),

60 °С (пятый). В табл. 1 приведены результа-

ты измерения температур массы по слоям

в процессе охлаждения при открытой

поверхности со свободной конвекцией

воздуха.

В табл. 2 приведены результаты ана-

логичного опыта при охлаждении массы

металлической поверхностью, имеющей

стабилизированную температуру, т. е.

при помощи металлического бачка с про-

точной водой, температура которой под-

держивается термостатом согласно схе-

ме, представленной на рис. 3.

Расчеты кривых охлаждения образца

карамельной массы с учетом принятых

граничных условий и ее теплофизических

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека